,水煤浆（CWM）代油燃烧技术 王柱勇 研究员 煤炭科学研究总院 国家水煤浆工程技术研究中心,一、水煤浆,是煤炭的一种深加工产品，一种代油产品，一种节能环保产品，一种流动的煤炭，是一种煤基清洁流体燃料。 应用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉作为燃料。 水煤浆组成： 煤颗粒（ 6470%、符合一定粒度分布） 水（ 2935%） 化学添加剂（小于1%）,水煤浆技术,将固态的煤经过一定的物理加工工艺后，制成的具有一定流动性和稳定性的流体燃料的技术，为一种现实的洁净煤技术。 水煤浆技术包括水煤浆制备技术、储存运输技术和燃烧技术，水煤浆技术为一系统技术。,二、水煤浆产品质量及其国家标准,质量指标：燃料（煤质）指标和流体指标 主要质量指标： 浓度：6470% 粘度：1200m.pas(100S-1,25) 粒度：平均4045um，最大300um 稳定性：13个月不发生硬沉淀 发热量（Qnet,ar）：4500-5000kcal/kg 灰分（Aar）:7% 硫分（St,ar）:0.35%,水煤浆国家标准 为了更好地推广水煤浆应用，制定了水煤浆技术条件（GB/T188552002）和水煤浆质量试验方法（GB/T18856.1142002）15项水煤浆国家标准，该标准 2003年4月1日实施。 影响水煤浆质量因素 制浆原料煤煤质 粒度级配 化学添加剂 制浆工艺 制浆设备,三、水煤浆特点 水煤浆应用既保留了煤炭的燃烧特性，又具有类似重油的燃烧应用特点。 象油外观象油，贮运象油，燃烧象油 贮运贮存稳定、不沉淀、可以泵送、运输方便（罐车、管道、船舶），水煤浆燃料系统（密闭储 存、运输）损耗低。 燃烧应用雾化（介质压缩空气或蒸汽）燃烧、调节灵活、燃烧效率高（9598%以上）、污染物（SO2、Nox、烟尘 ）排放低。 约2吨水煤浆替代1吨燃油，具有代油、环保、节能 等综合效益。,四、水煤浆应用优势,1、代油燃烧：节油,解决石油资源短缺;有经济效益 2、清洁 水煤浆生产 水煤浆原料为洗选后精煤，其含灰分、硫分和有害物质等远低于常规动力煤，水煤浆灰分一般小于6%，硫分小于0.35%。而通常市场上燃用的煤炭灰分在20%左右，硫分在1%左右。 储存运输 水煤浆储存、运输均密闭，对外无泄漏和无粉尘污染，而煤炭在散装储运中损失（约3%）煤炭会对环境污染。取消用户储煤厂，彻底解决了各用户储煤厂对环境造成的煤灰或煤泥水（下雨时）污染。,燃烧应用 由于水煤浆为煤水混合物，其燃烧温度比烧油和煤粉低（100-200），可大大减少SO2的析出和NOx的生成，可以实现低NOx 燃烧。 水煤浆燃烧产生的水蒸气有还原作用，可使部分NOx还原成N2,因此可显著减少NOx的排放。 水煤浆能和脱硫剂均匀混合，脱硫率50%以上，进一步降低SO2的排放。,水煤浆为雾化燃烧，燃烧效率高（95-99%），比散煤燃烧提高20%以上，起到节能，减少煤炭的燃烧量，从而减少对外污染物的排放量。 由于水煤浆的含灰量低，大大减少储灰场，如相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。 水煤浆炉底渣和飞灰的含碳量很低，灰可以综合利用（如作为水泥掺合料）。 燃烧后烟气黑度为林格曼1级。,3.节能 水煤浆储存、运输均密闭，无损耗；水煤浆为雾化燃烧，燃烧效率高，达95-99%。 4.节地 用户可取消储煤场，大大减少储灰场，相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。,5.可控 燃用水煤浆具有与燃油基本相同、而优于燃煤的低负荷稳燃性能和调峰能力，220t/h锅炉燃烧水煤浆负荷调节范围在40-100%。 6.安全 与易燃易爆煤粉和重油相比，水煤浆具有较高的安全性。 7.经济 研究表明，水煤浆是一种较为经济的锅炉清洁燃料。,不同燃料的价能比,39,39,五、发展水煤浆的背景及意义,1.替代部分燃料油，弥补石油资源的相对不足，既具现实意义，又有战略意义。 我国是一个煤炭资源十分丰富的国家 资源上：煤炭占化石能源的90%以上，石油、天然气仅占不足10% 储量：煤炭探明保有储量1万亿吨以上，可采储量1145亿吨 一次能源的生产和消费结构：1999年煤占67.8%，预测2050年占50%左右 油气资源相对贫乏，石油供需矛盾日益突出 人均石油资源量和人均产油量仅为世界平均水平的18%和21%,2002年进口石油约7000万吨，占消耗量的30%，在未来20年内可能达到40%以上。 我国如用水煤浆替代燃油，这将对充分利用我国的煤炭资源，节约石油资源，节省外汇，具有重要的现实意义，对能源安全具有战略意义，同时可获得可观的经济效益。 2.环保 水煤浆替代高硫油、原煤燃烧，可以降低污染，改善环境。,六、水煤浆代油燃烧技术,1.水煤浆燃烧特性 水煤浆的着火热是煤粉的1.66倍。 水煤浆着火温度比煤粉低100-200。 燃烧过程为水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧 三个阶段 2.水煤浆燃烧关键技术 燃烧器：有效组织燃烧、配风 喷嘴：雾化效果好、气耗率低、寿命长,锅炉改造 具备多种炉型和大小的改炉和专用炉技术，喷嘴容 量达5吨/小时，寿命2000-3000小时。 电站锅炉：正在应用的最大容量220t/h, 正在进行 410t/h，670t/h的改造研究工作 工业锅炉：1t/h-35t/h 工业炉窑：轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、陶器 喷雾干燥塔热风炉等 水煤浆专用锅炉 中小型锅炉：1-35t/h 电站锅炉: 130t/h,220t/h,670t/h 干燥热风炉,3.水煤浆代油燃烧系统工程,卸储浆系统 炉前供浆系统 锅炉燃烧系统 除尘环保系统,七、水煤浆应用现状,国际上70年代末开发水煤浆，我国82年开发水 煤浆，目前我国水煤浆厂数量和使用用户数量是 世界上最多的国家，水煤浆技术已进入商业化推 广应用阶段。 水煤浆厂 目前我国有水煤浆厂15座，总设计能力421万吨/ 年，水煤浆厂规模最大100万吨/年。 水煤浆用户 2002年全国燃烧水煤浆约160万吨,替代燃油70 80万吨，节约燃料费3.5-4亿元。同时拉动了机械 制造、添加剂生产、煤炭相关产业的发展。,电站锅炉： 7台220t/h在使用。白杨河发电厂、燕山石化公司、茂名热电厂、汕头热电厂。 山东白杨河发电厂1-3#220t/h燃油锅炉应用水煤浆，是我国最早使用水煤浆的电厂，从1999年到2002年底已应用水煤浆100万吨。经淄博市环境监测中心站检测（1999年数据），环保排放指标为：烟尘排放135.2 mg/m3，SO2排放627.4 mg/m3 ，水煤浆加入脱硫剂后，SO2排放为255.34 mg/m3 ，NOx排放495 1mg/m3，符合火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)要求。,“燕山石化220t/h锅炉燃用水煤浆示范项目”，该 项目为日本绿色援助项目，从2000年3月9日投浆 到2002年底共应用水煤浆46.8万吨。 经测试（2000年数据），环保排放指标为：烟尘 排放77 mg/m3，SO2排放209 mg/m3 ，NOx排放 544 mg/m3，符合当时的北京市排放标准（烟尘 排放150mg/m3，SO2排放500 mg/m3 ，NOx排放 650mg/m3）。排渣污水回用率100%。 经济效益显著:供替代燃烧重油21.27万吨,节约燃 料成本1.27亿元,节约下的重油进一步进行催化加 工，又创效益6300万元，综合效益1.9亿元。,工业锅炉（生产和取暖）： 220t/h,约50台。主要在集中在山东枣庄、新汶、胜利油田、青岛，北京外围地区。 工业炉窑： 陶瓷热风炉120多台，唐山轧钢加热炉、首钢烧结炉。 当前仍有许多企业正在进行水煤浆工程，规模较大的有广东南海电厂（新建1台670t/h锅炉），茂名热电厂（改造1台410t/h锅炉）,大庆油田（新建2台150t/h，改造1台130t/h）、吉林石化油炉（新 建1台75t/h，改造4台65t/h）改烧水煤浆工程，青岛水煤浆供热工程(新建3台130t/h锅炉)等，水煤浆厂配套能力为260万吨/年。,八、当前国家有关支持和鼓励发展水煤浆的政策,1、当前国家重点鼓励和发展的产业、产品和技 术目录国家计委、国家经贸委，2000年7月27日 2、煤炭工业“十五”发展规划，国家经贸委， 2001年6月25日 3、能源节约与资源综合利用“十五”规划，国 家经贸委，2001年10月12日 4、节约和替代燃料油“十五”规划，国家经贸 委，2001年 5、当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 （2001年度），国家计委、国家科技部，2001 年11月,6、外商投资产业指导目录，国家计委、国家经贸委、外经贸部，2002年3月4日 7、关于用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业的实施意见，国家经贸委，2002年 8、国家产业技术政策，国家经贸委、财政部、科技部、税务总局，2002年 9、煤炭工业“十五”基本建设指导意见，国家计委，2002年 10、关于发布2002年国家重点环境保护实用技术项目的通知，国家环保总局,九、水煤浆应用前景广阔,国家经贸委在“十五”煤炭发展规划中提出2005年水煤浆产量达1000万吨，形成400-500万吨的代油能力。 1.现有燃油锅炉、炉窑的改造 目前国内各类锅炉、窑炉燃油量约4000万吨/年以上， 主要集中在5大行业：电力（41.5%），石油石化（23%），建材（7.5%），冶金（6.6%），化工（6.5%）。 水煤浆应用主要对象： 发电锅炉、热电联供锅炉、工业锅炉、油田采暖炉、油田热采炉。如其中有50%可以用水煤浆代替，即每年可代油2000万吨以上。,2.燃煤锅炉改烧水煤浆，替代散煤燃烧。 中小型层燃锅炉用水煤浆替代散煤燃烧，既可以取消城市煤场，减少散煤运输造成的损失和粉尘污染，还可以提高煤炭燃烧效率（10-15%），节约能源，降低污染物排放，是目前最经济的企业能承受的代煤环保燃料。据统计，全国50多万台锅炉，每年燃煤3亿t，炉型小，效率低，锅炉效率平均65%左右，污染严重。因此水煤浆作为中小城市锅炉供热燃料具有广阔的市场前景。 3.新上水煤浆专用锅炉、炉窑 4.水煤浆出口,十、推广建议,1、水煤浆是目前我国一种较为经济现实的清洁 燃料。 经济性 技术成熟 可推广应用 2、在一定条件下和一定范围内，鼓励和引导水 煤浆发展。 3、推行水煤浆质量和环境论证（准入）制度 ， 使水煤浆健康发展。,